异步机章原理.pptx

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1、1空载特性的定义2空载特性的功能：求励磁阻抗、铁耗机耗3铁耗和机耗的分离4励磁阻抗的计算16.1.1 空载特性第1页/共57页1 定义-空载电流I10和空载功率P10与端电压U1之间的关系：I10=f（U1）和P10=f（U1）。如图所示。参见下页T形电路。16.1.1 异步电动机的空载特性-开路特性第2页/共57页用T形电路描述空载特性-即开路特性第3页/共57页2 空载特性的功能求励磁阻抗-Rm、Xm、Zm；求铁耗机耗-pFe、p。第4页/共57页3 铁耗和机耗的分离空载时，电动机的输入功率P10用以定子铜耗pCua、铁耗和机耗，如上面第一式。从P10减去pCua即为铁耗机耗之和，如上面第

2、二式。铁耗大约与端电压的平方成正比。机耗则与端电压的无关，仅与转速有关。把铁耗和机之和与端电压平方值的关系画成曲线pFe+p=f（U12），如图示。该线基本上是一条直线，把该线延长到U1=0处，则该点的纵坐标就表示与端电压大小无关的机耗p，虚线以上部分则是随电压而变化的铁耗。第5页/共57页3 铁耗和机耗的分离铁耗大约与端电压的平方成正比。机耗则与端电压的无关，仅与转速有关。把铁耗机耗之和与端电压平方值的关系画成曲线pFe+p=f（U12），如图示。该线基本上是一条直线，把该线延长到U1=0处，则该点的纵坐标就表示与端电压大小无关的机耗p，虚线以上部分则是随电压而变化的铁耗。第6页/共57页3

3、 铁耗和机耗的分离：续1理解pFe+p=f（U12）：从Y=f(X)到Y=f(X2)以第一行为纵标，第二行为横标，得一抛物线。以第一行为纵标，第三行为横标，得一直线。比较可见，从Y=f(X)到Y=f(X2)，相当于对横标进行了拉伸-把一条抛物线拉成了一条直线。第7页/共57页3铁耗和机耗的分离：续2 本页ppt不要求。有意思的是，如果进一步拉伸横标，画Y=f(X4)的图形，我们将得到一条以横轴为对称轴的抛物线。抛物线直线抛物线：物极必反。事实上，对横标的拉伸相当于对纵标的压缩：沿纵轴进行平方压缩，直线就成了开口向右的抛物线了。第8页/共57页4 励磁阻抗的计算空载电阻R0、空载电抗X0、空载阻

4、抗Z0励磁电阻Rm、励磁电抗Xm、励磁阻抗Zm各参数的意义-参见下面的T形电路：第9页/共57页4励磁阻抗的计算：续1铁耗机耗分离以后，先算Rm：第10页/共57页1短路特性的定义2短路特性的功能：求短路阻抗，求转子电阻，求原副电抗。3短路阻抗的计算4转子电阻的计算5原副电抗的计算6 饱和漏抗的概念-为电机设计服务，不要求。16.1.2 短路特性-即堵转特性第11页/共57页1 定义-堵转电流I1k和堵转功率P1k与端电压U1之间的关系：I1k=f（U1）和P1k=f（U1）。如图所示。参见下页T形电路。16.1.2 异步电动机的短路特性-堵转特性第12页/共57页用短路T形电路描述短路特性-

5、即堵转特性第13页/共57页2 短路特性的功能求短路阻抗-Rk、Xk、Zk；求原副漏抗-X1、X2；求转子电阻-R2 。第14页/共57页3短路阻抗的计算参见下面的电路-短路T形电路。第15页/共57页4转子电阻的计算一般Zm Z2，堵转时励磁电流可略去不计，于是：第16页/共57页5 原副漏抗的计算一般X1和 X2相差不大，可近似认为二者相等。于是：第17页/共57页6 饱和漏抗的概念-为电机设计服务，不要求。第18页/共57页16.2.1 Te-s 表达式的推导16.2.2 Te-s 表达式的图形16.2.3 最大转矩三特征16.2.4 过载能力16.2.5 起动转矩三特征16.2.6 起

6、动能力16.2.7 机械特性-n-Te曲线16.2.8 谐波磁场对Te-s曲线的影响-不要求。16.2 异步电动机的转矩-转差率特性-Te-s曲线第19页/共57页16.2.1 Te-s表达式的推导1 推导基于c的I2准确表达式2 推导基于c的I2近似表达式3 推导Te-s表达式第20页/共57页1 推导基于c的I2准确表达式课本第154页有该表达式。第21页/共57页2 推导基于c的I2近似表达式参见上页基于c的I2准确表达式第22页/共57页3 推导Te-s表达式参见上页基于c的I2近似表达式第23页/共57页16.2.2 Te-s表达式的图形 1 Te-s曲线 2 三种状态：电磁制动、电

7、动、发电第24页/共57页1 Te-s曲线2 三种状态：电磁制动状态、电动机状态、发电机状态第25页/共57页16.2.3 最大转矩三特征特征1 正比于电压平方特征2 近似反比于漏抗之和特征3 与转子电阻无关第26页/共57页最大转矩特征1：正比于电压平方第27页/共57页最大转矩特征2：近似反比于漏抗之和（忽略R1）第28页/共57页最大转矩特征3：与转子电阻无关但临界转差率与转子电阻成正比。见下页图。第29页/共57页最大转矩与转子电阻无关的图示：第30页/共57页16.2.4 过载能力电动机的最大转矩与额定转矩之比称为过载能力，记为kT。第31页/共57页16.2.5 起动转矩三特征特征

8、1 正比于电压平方特征2 与漏抗之和的平方反相关特征3 与转子电阻正相关（一定范围内）特征3 可参见上上页之图。第32页/共57页16.2.6 起动能力电动机的起动转矩与额定转矩之比称为起动能力，记为kst。第33页/共57页16.2.7 机械特性-n-Te曲线把Te-s曲线的纵横轴对调，并把s换成n，即得机械特性，即n-Te曲线。如图示。图中同时画出了负载的机械特性。二者的交点为电动机驱动系统的运行点。第34页/共57页16.2.8 谐波磁场对Te-s曲线的影响不要求。第35页/共57页16.3.1 工作特性定义16.3.2 转速特性16.3.3 电流特性16.3.4 转矩特性 16.3.5

9、 功因特性16.3.6 效率特性16.3.7 用直接负载法求取工作特性-不要求16.3.8 由参数算出异步电动机的主要运行数据-不要求。16.3 异步电动机的工作特性第36页/共57页工作特性定义-额定电压和额定频率下，电动机的转速n、电流I1、转矩Te、功因cos1及效率与输出功率P2之间的关系。见后面的图形。16.3.1 异步电动机工作特性的定义第37页/共57页16.3.2 转速特性原因：空载时，s0。P2增大I2增大。pCu2平方倍增大；Pe则近似一次方增大。故s随P2增大；n随P2减小。转差率微微上翘。转速微微下倾。原因如右。第38页/共57页16.3.3 电流特性 I1=f（P2）

10、。I1随P2增大近似线性增大。分析：Im很小且基本不变。空载时I20P2增大I2近似线性增大 I1近似线性增大。第39页/共57页16.3.4 转矩特性 Te=f（P2）从空载到额定负载，转速变化很小。而T0近似不变。故Te=f(P2)近似为一直线。第40页/共57页16.3.5 功因特性 cos1=f（P2）分析见右：空载时功因很低,约0.10.2。P2增加I1的有功分量增大，功因提高。到PN时，功因最大。-接下页。第41页/共57页16.3.5 功因特性 cos1=f（P2）：续如果P2继续增大，由于s较大，转子的功因角较大，转子功因cos2下降较快。于是定子功因cos1开始下降。第42页

11、/共57页16.3.6 效率特性=f（P2）与变压器类似，当不变损耗等于可变损耗时，异步电动机效率达到最高。异步电动机的最大效率一般发生在（0.71.1）PN范围内；额定效率N约在7494之间，容量越大，N越高。由于异步电动机的效率和功率因数都在额定负载附近达到最大值，因此选用电动机时应使电动机的容量与负载相匹配，以便经济运行。第43页/共57页16.3.7 用直接负载法 求取工作特性 不要求。第44页/共57页例题16-2 课本第156页有一台笼型感应电动机，三相4极，额定功率PN=10 kW，额定电压U1N=380V，三角形连接。定子每相电阻R1=1.35，漏抗X1=2.4；转子电阻的归算

12、值R2=1.15，漏抗归算值X2=4.45；励磁阻抗Rm=7.5，Xm=95。电动机的机械损耗p80 W，额定负载时的杂散损耗p 150 W。试求额定负载时电动机的定子和转子的相电流、定子功率因数、效率、转速、输出转矩和电磁转矩。解答：利用T形电路-首先假设s。第45页/共57页Step 1 阻抗计算。设额定负载时的转差率sN=0.033(试探值)，则：第46页/共57页Step 2 定子电流计算。第47页/共57页Step 3 定子功率因数计算。Step 4 定子输入功率计算。第48页/共57页Step 6 励磁电流计算。Step 5 转子电流计算。第49页/共57页Step 7 损耗计算。第50页/共57页Step 8 输出功率计算。从上面的计算可见，在所设转差率下，输出功率P210 kW，即电动机在额定负载下运行，符合题目要求。如果算出的P2PN，则需要重新假设一个转差率s，直到算出的P2=PN为止。第51页/共57页Step 10 电磁功率计算。Step 9 效率计算。第52页/共57页Step 11 机械功率计算。（为后面计算电磁转矩作准备）第53页/共57页Step 12 转速计算。第54页/共57页Step 13 电磁转矩计算。第55页/共57页The End第56页/共57页感谢您的观看。第57页/共57页